나노발전기

초전 효과
컴퓨터에서 자동차, 장거리 송전선에 이르기까지 다양한 장치에서 많은 열에너지가 환경으로 손실됩니다. 열은 초전 효과를 사용하여 전기로 변환될 수 있습니다. 이 효과는 원석 전기석이 정전기를 생성하고 가열될 때 짚 조각을 끌어당겼을 때 그리스 철학자 Theophrastus에 의해 처음 관찰되었습니다. 가열 및 냉각하면 전기석을 비롯한 특정 물질의 분자 구조가 재배열되고 전자의 불균형이 발생하여 전류가 발생하기 때문입니다.
나노발전기
초전성 나노발전기(Pyroelectric nanogenerator)라는 장치는 조지아 공대의 연구원들이 폐열을 수확하여 전기를 생산하도록 설계되었습니다. 연구팀은 이 고대 원리를 적용하여 열원의 시간에 따른 온도 변화를 이용하여 전기를 생성할 수 있는 나노발전기(NG)를 만들었습니다.
연구원들은 산화아연으로 만든 나노와이어를 짧은 길이의 배열로 세워서 사용했습니다. 마지막으로 가열하거나 냉각하면 전기를 생산하는 장치를 시연했습니다. 나노발전기는 온도가 낮에서 밤으로 변동함에 따라 전력을 생산할 수도 있습니다.
연구원들은 이 새로운 유형의 NG가 무선 센서, 온도 이미징, 의료 진단 및 개인용과 같은 응용 분야를 위해 환경의 시간 종속적 온도 변동으로부터 열 에너지를 수확하는 자체 전원 나노기술의 기초가 될 수 있다고 주장합니다. 마이크로일렉트로닉스.
나노발전기의 사용
초전기는 가전제품에서 핵심적인 역할을 할 수 있으며 초전기 에너지의 형태로 이 열을 회수하는 것은 "소형 에너지"의 새로운 시대를 가져올 수 있습니다. 초전성 나노발전기는 저온에서 잘 작동하기 때문에 특히 우주에서 생물학적 응용, 의학 및 나노기술의 특정 작업에 전력을 공급하는 데 매우 유용할 수 있습니다.
우크라이나와 미국의 노력
우크라이나와 미국 과학자들의 합동 팀은 또한 폐열을 사용하여 작은 장치에 전력을 공급하는 이 새로운 초전기 방식을 시연했습니다. 강유전성 나노와이어라고 하는 작은 구조를 사용하면 주변 온도의 변화에 ​​따라 전류를 생성할 수 있으며, 그렇지 않으면 열 변동으로 인해 낭비되는 에너지를 얻을 수 있습니다.
초유전 특성
강유전성 나노와이어의 초전 특성에서 초전 계수는 와이어의 반경과 결합에 해당합니다. 와이어 반경이 작을수록 초유전 계수는 응답이 상유전성(퀴리 온도 이상)으로 변하는 임계 반경까지 더 많이 발산합니다. 이 소위 "크기 효과"는 강유전성 나노구조의 상전이 온도를 조정하는 데 사용할 수 있으며, 따라서 크고 조정 가능한 초유전성 응답을 갖는 시스템을 가능하게 합니다.
이론적으로, 정류 접점의 사용은 분극화를 가능하게 할 수 있습니다. 볼로메트릭 검출기를 사용하여 수집하고 감지할 수 있는 온도 변동에 대한 응답으로 거대한 초전성 직류 및 전압을 생성하는 강유전성 나노와이어. 이러한 나노 스케일 장치는 움직이는 부품을 포함하지 않으며 체외 생물학적 시스템 및 우주 공간과 같은 주변 응용 분야에서 장기간 작동에 적합할 수 있습니다.
연구원들은 이 작은 나노발전기가 낮은 온도에서 매우 높은 효율을 가지며 따뜻한 온도에서는 감소할 것이라고 믿습니다.Wake Forest University의 Power Felt에 대한 노력
Wake Forest University 과학자들이 탄소 나노튜브로 구성된 Power Felt라는 기술을 개발했습니다. 이 기술은 체온을 전류로 변환하는 열전 소자인 탄소 나노튜브로 구성되어 있습니다.
Power Felt는 유연한 플라스틱 섬유에 갇힌 작은 탄소 나노튜브로 구성되어 있습니다. 그리고 패브릭 느낌이 나도록 만들었습니다. 이 기술은 예를 들어 실온 대 체온과 같은 온도 차이를 사용하여 전하를 생성합니다.
Power Felt 사용
Power Felt의 잠재적 용도에는 배터리 전력을 높이고 전기 요구 사항을 처리하기 위한 자동차 시트 라이닝, 가스 또는 전기 요금을 낮추기 위해 지붕 타일 아래 파이프 단열 또는 열 수집, 성능 모니터링을 위한 의류 또는 스포츠 장비 라이닝, IV 또는 랩핑 등이 있습니다. 환자의 의학적 필요를 더 잘 추적하기 위해 상처 부위. 비상용 키트로 사용하고 손전등에 둘러싸고 기상 라디오에 전원을 공급하고 선불 휴대폰을 충전할 수 있으며 정전이나 사고 시 구호를 제공할 수 있습니다. 직물에 72개의 적층된 층은 약 140나노와트의 전력을 생산했으며 더 많은 나노튜브 층을 추가하면 전력 출력을 높이기 위해 더 얇게 만들 수 있습니다.
연구원에 따르면 내부에 완전히 열전기가 있는 재킷을 만드는 것도 가능하다고 합니다. 외부 온도로부터 외부를 차갑게 유지하고 잠재적으로 iPod에 전원을 공급할 수 있는 동안 체온에서 온기를 모으는 라이너.